【OCCT+ImGUI系列】009-Geom2d-Geom2d_AxisPlacement

一、Geom2d_AxisPlacement 简介

在 OpenCASCADE 的二维几何库中，Geom2d_AxisPlacement 是一个用于定义二维坐标系的几何类，主要包含一个原点（gp_Pnt2d）和一个方向向量（gp_Dir2d）。它在构造与控制二维几何对象（如线段、曲线）时非常关键，广泛应用于草图建模、投影运算、草图约束系统等场景。

特点总结：

• 轻量而直观：只包含一个点与一个方向，结构简洁；
• 可变操作丰富：支持翻转、镜像、角度测量等变换；

应用场景	如何使用
构造二维几何图元（直线、圆等）	作为构造函数参数传入，如用于 Geom2d_Circle, Geom2d_Line 等构造中心点与方向信息
进行二维方向对齐（如加工路径、投影线）	设定方向向量与参考点，实现图元或路径的旋转、镜像、偏移等操作
在参数空间中定义局部坐标系	在曲面 UV 空间中定义原点与方向，便于处理 UV 坐标方向、绘制路径或标注等
构建二维草图、约束求解器等	定义草图中局部参考轴系，

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二、交互式操作解析

1. 坐标系初始化

教学示例中，场景初始化函数 sceneInit 创建了一个默认的坐标系：

axis = new Geom2d_AxisPlacement(gp_Pnt2d(0, 0), gp_Dir2d(1, 0));

此操作创建了一个原点在 (0,0)，方向为 X 轴正方向的坐标系。

可视化代码：

drawAxis(context, axis, Quantity_NOC_BLUE1);

该函数将坐标系绘制为一条有向线段。

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2. 设置新原点与方向

用户可以通过 ImGui 界面输入新原点与方向：

ImGui::InputFloat2("Origin", newLoc);
ImGui::InputFloat2("Direction", newDir);

点击按钮后，会应用变换并更新显示：

axis->SetLocation(gp_Pnt2d(newLoc[0], newLoc[1]));
axis->SetDirection(gp_Dir2d(newDir[0], newDir[1]));

参数名	类型	说明
newLoc	float[2]	新的坐标原点位置
newDir	float[2]	新的方向向量（自动归一化）

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3. 方向翻转（Reverse）

点击按钮后，调用 Reverse() 方法实现方向反转：

axis->Reverse();

或使用 Reversed() 返回新对象：

Handle(Geom2d_AxisPlacement) reversed = axis->Reversed();

并使用红色绘制新坐标轴：

drawAxis(context, reversed, Quantity_NOC_RED);

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4. 通过 gp_Ax2d 设置坐标轴

Geom2d_AxisPlacement 可从通用坐标系对象 gp_Ax2d 中直接赋值：

gp_Ax2d ax2d(gp_Pnt2d(newLoc[0], newLoc[1]), gp_Dir2d(newDir[0], newDir[1]));
axis->SetAxis(ax2d);

这是在已有 gp_* 数据结构下设置轴系的常用方式。

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5. 与反转坐标轴的夹角

计算当前坐标轴与其反转版本之间的角度：

Handle(Geom2d_AxisPlacement) reversed = axis->Reversed();
angleBetween = axis->Angle(reversed);

📌 输出结果为弧度值，理论上为 π（≈3.14159）。

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6. 镜像坐标轴

使用 gp_Trsf2d 实现对当前坐标轴的镜像：

gp_Trsf2d trsf;
trsf.SetMirror(axis->Location());
Handle(Geom2d_AxisPlacement) mirrored = Handle(Geom2d_AxisPlacement)::DownCast(axis->Copy());
mirrored->Transform(trsf);

可视化为青色箭头：

drawAxis(context, mirrored, Quantity_NOC_CYAN1);

关键操作说明：

操作	类别	描述
SetMirror(Pnt2d)	gp_Trsf2d	设置以某点为中心镜像
Copy()	Geom2d 类	深拷贝几何对象
Transform(trsf)	Geom2d 类	应用几何变换

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7. 清除场景

点击“Clear Scene”按钮将移除所有显示元素并重新初始化：

context->RemoveAll(Standard_False);
sceneInit(Handle(V3d_View)(), context);

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三、教学窗口与提示机制

参考文章《【OCCT+ImGUI系列】feat-执行代码提示窗口》该示例集成了一个 CodeHintManager，可用于集中记录与展示用户所做的操作与对应代码：

hintMgr.AddHint("Apply Origin", "axis->SetLocation(...);");
hintMgr.RenderWindow();

这有助于教学场景中记录用户学习轨迹，便于查阅与复现。

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五、代码

#pragma once#include "pch.h"
#include <Geom2d_AxisPlacement.hxx>
#include <Geom2d_Line.hxx>
#include <Geom_Line.hxx>
#include <AIS_Shape.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeVertex.hxx>
#include <V3d_View.hxx>
#include "BaseScene.h"
#include "VisSceneComponents.h"
#include "TutorialWindow.h"
#include "GC_MakeSegment.hxx"
#include "CodeHintAction.h"class Geom2d009 : public BaseScene, public VisSceneComponents, public TutorialWindow {
public:Geom2d009() { openTutorialWindow();   // 打开教学窗口}void displayScene(const Handle(V3d_View)& view, const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) override {if (!bIsSceneInit) {sceneInit(view, context);bIsSceneInit = true;}renderTutorialWindow(context);}void customInitTutorialWindow(const Handle(AIS_InteractiveContext)&) override {}void sceneInit(const Handle(V3d_View)&, const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) override {// 创建一个初始 axisPlacementaxis = new Geom2d_AxisPlacement(gp_Pnt2d(0, 0), gp_Dir2d(1, 0));drawAxis(context, axis, Quantity_NOC_BLUE1);}void renderTutorialContent(const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) override {ImGui::Text("Geom2d_AxisPlacement Tutorial");ImGui::Separator();const gp_Pnt2d loc = axis->Location();const gp_Dir2d dir = axis->Direction();ImGui::Text("Current Origin: (%.2f, %.2f)", loc.X(), loc.Y());ImGui::Text("Current Direction: (%.2f, %.2f)", dir.X(), dir.Y());static float newLoc[2] = { 0.0f, 0.0f };static float newDir[2] = { 1.0f, 0.0f };static float angleBetween = 0.0f;ImGui::Spacing();ImGui::Separator();ImGui::Text("Set Axis Parameters");ImGui::InputFloat2("Origin", newLoc);if (ImGui::Button("Apply Origin")) {axis->SetLocation(gp_Pnt2d(newLoc[0], newLoc[1]));redraw(context);hintMgr.AddHint("Apply Origin", "axis->SetLocation(gp_Pnt2d(newLoc[0], newLoc[1]));");}ImGui::InputFloat2("Direction", newDir);if (ImGui::Button("Apply Direction")) {axis->SetDirection(gp_Dir2d(newDir[0], newDir[1]));redraw(context);hintMgr.AddHint("Apply Direction", "axis->SetDirection(gp_Dir2d(newDir[0], newDir[1]));");}ImGui::Spacing();ImGui::Separator();ImGui::Text("Axis Operations");if (ImGui::Button("Reverse")) {axis->Reverse();redraw(context);hintMgr.AddHint("Reverse", "axis->Reverse();");}if (ImGui::Button("Draw Reversed (Red)")) {Handle(Geom2d_AxisPlacement) reversed = axis->Reversed();drawAxis(context, reversed, Quantity_NOC_RED);hintMgr.AddHint("Draw Reversed", R"(Handle(Geom2d_AxisPlacement) reversed = axis->Reversed();
drawAxis(context, reversed, Quantity_NOC_RED);)");}if (ImGui::Button("Apply from gp_Ax2d")) {gp_Ax2d ax2d(gp_Pnt2d(newLoc[0], newLoc[1]), gp_Dir2d(newDir[0], newDir[1]));axis->SetAxis(ax2d);redraw(context);hintMgr.AddHint("SetAxis", R"(gp_Ax2d ax2d(gp_Pnt2d(newLoc[0], newLoc[1]), gp_Dir2d(newDir[0], newDir[1]));
axis->SetAxis(ax2d);)");}if (ImGui::Button("Get Angle with Reversed")) {Handle(Geom2d_AxisPlacement) reversed = axis->Reversed();angleBetween = axis->Angle(reversed);hintMgr.AddHint("Angle", R"(Handle(Geom2d_AxisPlacement) reversed = axis->Reversed();
angle = axis->Angle(reversed);)");}ImGui::Text("Angle with reversed axis: %.3f radians", angleBetween);if (ImGui::Button("Mirror Axis (Cyan)")) {gp_Trsf2d trsf;trsf.SetMirror(axis->Location());Handle(Geom2d_AxisPlacement) mirrored = Handle(Geom2d_AxisPlacement)::DownCast(axis->Copy());mirrored->Transform(trsf);drawAxis(context, mirrored, Quantity_NOC_CYAN1);hintMgr.AddHint("Mirror Axis", R"(gp_Trsf2d trsf;
trsf.SetMirror(axis->Location());
Handle(Geom2d_AxisPlacement) mirrored = Handle(Geom2d_AxisPlacement)::DownCast(axis->Copy());
mirrored->Transform(trsf);
drawAxis(context, mirrored, Quantity_NOC_CYAN1);)");}ImGui::Spacing();ImGui::Separator();if (ImGui::Button("Clear Scene")) {context->RemoveAll(Standard_False);sceneInit(Handle(V3d_View)(), context);hintMgr.AddHint("Clear Scene", R"(context->RemoveAll(Standard_False);
sceneInit(Handle(V3d_View)(), context);)");}// 最后：显示集中提示窗口hintMgr.RenderWindow();}private:Handle(Geom2d_AxisPlacement)    axis;       // Geom2d_AxisPlacementCodeHintManager hintMgr;  // 用于集中管理教学代码提示void redraw(const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) {context->RemoveAll(Standard_False);drawAxis(context, axis, Quantity_NOC_BLUE1);}void drawAxis(const Handle(AIS_InteractiveContext)& context, const Handle(Geom2d_AxisPlacement)& ap, Quantity_NameOfColor color) {gp_Pnt2d p1 = ap->Location();gp_Vec2d vec(ap->Direction());gp_Pnt2d p2 = p1.Translated(vec.Multiplied(50.0));Handle(Geom_TrimmedCurve) curve = GC_MakeSegment(gp_Pnt(p1.X(), p1.Y(), 0), gp_Pnt(p2.X(), p2.Y(), 0));Handle(AIS_Shape) shape = new AIS_Shape(BRepBuilderAPI_MakeEdge(curve));shape->SetColor(color);context->Display(shape, Standard_True);}};